Un réfrigérateur est une machine thermique qui fonctionne selon un cycle thermodynamique qui fait véhiculer un fluide frigorigène à travers un circuit fermé. Le but est d’extraire de la chaleur à un milieu froid (le compartiment à refroidir ou source froide), et de la restituer à un milieu chaud (air ambiant ou source chaude).
Avant tout, il est important de signaler que le fluide réfrigérant doit répondre en particulier aux critères suivants :
- Le fluide peut facilement changer d’état, de l’état vapeur à l’état liquide, ou de l’état liquide à l’état vapeur, à des températures et pression raisonnables.
- Les chaleurs latentes produites lors des deux changements d’état doivent être importantes, plus particulièrement dans le compartiment froid.
- Le fluide doit répondre, en plus, à des normes de sécurité (ininflammable, non toxique, non nuisible à l'environnement).
Le circuit de la machine est composé de quatre éléments principaux : le compresseur, le condenseur, le détendeur et l’évaporateur.
Le principe de fonctionnement du réfrigérateur est basé sur le transfert de chaleur qui s'effectue entre le fluide circulant en circuit fermé avec les ambiances des deux sources froide et chaude.
Les différents éléments de la machine fonctionnent comme suit :
- Le compresseur : il contient le moteur électrique qui comprime le fluide réfrigérant, initialement gazeux et froid, ce qui élève sa température et sa pression. A la sortie du compresseur, le fluide est donc un gaz chaud et à haute pression. Il est ensuite acheminé vers le condenseur.
- Le condenseur : c’est le serpentin sous forme de grille, situé à l'extérieur et à l’arrière du réfrigérateur. Il reçoit le fluide venant du compresseur. A travers le condenseur, le gaz cède de la chaleur par diffusion vers le milieu ambiant; il se refroidit et subit un changement d'état qui le ramène à l’état liquide.
- Le détendeur : cet élément permet de faire chuter la pression et la température du fluide qui arrivent dans l’évaporateur. On obtient un mélange gaz-liquide froid.
- L'évaporateur : il est situé dans la chambre froide du réfrigérateur. Le fluide qui circule dans cet élément commence à s’évaporer en absorbant la chaleur cédée par des aliments placés à l'intérieur du réfrigérateur. A la sortie de l’évaporateur, le fluide est, à l’état gazeux, très froid et à basse pression. Il repart vers le compresseur pour un nouveau cycle thermique.
